脈衝式TEA二氧化碳雷射之植入鎖模

Abstract

由於脈衝式TEA二氧化碳雷射為高功率多縱向模，其頻譜寬度約為4.5GHz左右。利用 入(injection locking)技術，可使雷射輸出為單一縱向模，頻譜寬度降到幾個MHz左 右，且載波頻率非常穩定，若加上回授電路，穩時時間可達數小時以上。 為了能精確地解釋單頻植入鎖模的操作特性，我們已建立了一套理論模型，這套理論 模型是依據二氧化碳雷射的rate equation 來描述四個能態的動態行為，利用 Runge-Kutto method解這組非線性微分方程。若初態選擇適當，則可預測很多特性， 主要的有：□雷射波形的演進的過程。□在植入鎖模下，雷射脈衝的提前輸出和 spike波形的關係。□當植入鎖模偏離cavity mode時，所形成的頻率漂移現象。□植 入強度與鎖模區間(locking range)的關係。 □當植入鎖模在gain profile邊緣時， 同樣可以鎖住(locking)。 當然，很多特性我們都已實驗證明，利用這些觀測到的現象，也建立了一套回授電路 ，能夠長期的控制和穩定雷射的輸出載波頻率、頻譜、時間波形(temporal pulse shape)、空間波形(spatial pulse shape)和單發輸出能量。 由於實驗結果和理論預測都非常吻合，不難看出這個理論模型的精確性和多才多藝性 。